(57)【要約】【課題】コミュニケーションの成立に必要な振幅やエネルギーを伝達しつつ、過度な磁気結合による不具合を低減することができるループアンテナ及び通信装置を提供すること。【解決手段】このループアンテナ１００は、磁気誘導により他の機器と非接触通信可能な複数のコイル１０ａ，１０ｂを有し、前記複数のコイル１０ａ，１０ｂは、相互に電気的に並列に接続される。この構成によれば、電気的に並列に接続された複数のコイル１０ａ，１０ｂが、１つのアンテナとして動作する。この際、複数のコイル１０ａ，１０ｂのインダクタンスの合計値Ｌ２は、コイルが１つの場合と比べて減少させることができる。従って、通信相手のアンテナとの相互インダクタンスを減少させることができる。【選択図】図１Ａ
2010050844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気誘導により他の機器と非接触通信可能な複数のコイルを有し、
前記複数のコイルは、相互に電気的に並列に接続される、ループアンテナ。
【請求項２】
前記複数のコイルは、各コイル面が相互に重畳しないように同一平面上に並べられる、請求項１に記載のループアンテナ。
【請求項３】
前記平面において前記複数のコイルが配置された面積は、１のコイルで形成されたループアンテナにおける該１のコイルのコイル面の面積以上である、請求項２に記載のループアンテナ。
【請求項４】
前記複数のコイルの少なくとも１つのインダクタンスは、１のコイルで形成されたループアンテナにおける該１のコイルのインダクタンスと等しい、請求項１〜３のいずれかに記載のループアンテナ。
【請求項５】
前記複数のコイルそれぞれのインダクタンスは、同じである、請求項４に記載のループアンテナ。
【請求項６】
前記複数のコイルは、一本の導線により形成される、請求項１に記載のループアンテナ。
【請求項７】
磁気誘導により他の機器と非接触通信可能な複数のコイルにより形成されるループアンテナを有し、
前記複数のコイルは、相互に電気的に並列に接続される、通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ループアンテナ及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年急速に普及している非接触通信システムでは、磁気誘導を利用した磁気誘導方式の非接触通信が広く使用されている。この磁気誘導方式によれば、例えばループアンテナなどのアンテナを使用し、そのアンテナに電流を流して磁界を発生させたり、アンテナに交差又は鎖交する磁界で発生する誘導起電力を利用することにより、非接触通信を行うことが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような非接触通信システムに使用されるループアンテナ及び通信装置では、アンテナや通信回路の設計上、磁界結合の強さが適切な値に設定されることが望ましい。例えば、磁界結合が弱すぎれば、十分な信号や電力の供給ができず、非接触通信を行うことが困難になる場合がある。しかし、磁界結合が強すぎても、対向する装置に悪影響を及ぼすため、適切に非接触通信を行うことができなくなる場合がある。つまり、非接触通信を行う上で、磁界結合を単に強めればよいというわけではなく、適切な値に維持することが重要である。
【０００４】
しかしながら、このように磁界結合の強さを適切な値に維持することは難しい。
例えば、磁界結合の強さが強くなり過ぎないように、アンテナの開口面積を小さくしたり、アンテナコイルの巻き数を減らしたりするなどして、対向するアンテナとの結合を疎にして対処することが考えられる。しかしながら、近傍界において、任意の距離における磁界分布は一定でないため、対向するアンテナに対して開口面積を小さくし過ぎたり、巻き数を極端に減らし過ぎたりすると、コミュニケーションの成立に必要な十分な振幅やエネルギーが得られない場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、コミュニケーションの成立に必要な振幅やエネルギーを伝達しつつ、過度な磁気結合による不具合を低減することが可能な、新規かつ改良されたループアンテナ及び通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、磁気誘導により他の機器と非接触通信可能な複数のコイルを有し、前記複数のコイルは、相互に電気的に並列に接続される、ループアンテナが提供される。
【０００７】
この構成によれば、電気的に並列に接続された複数のコイルが、１つのアンテナとして動作する。この際、複数のコイルのインダクタンスの合計値は、コイルが１つの場合と比べて減少させることができる。従って、通信相手のアンテナとの相互インダクタンスを減少させることができる。また、例えば、各コイルの開口面積（コイル面の面積）や各コイルの巻き数は任意であるため、コミュニケーションの成立に必要な振幅やエネルギーを伝達できるように、開口面積や巻き数を設定できる。
【０００８】
また、前記複数のコイルは、各コイル面が相互に重畳しないように同一平面上に並べられてもよい。
【０００９】
また、前記平面において前記複数のコイルが配置された面積は、１のコイルで形成されたループアンテナにおける該１のコイルのコイル面の面積以上であってもよい。
【００１０】
また、前記複数のコイルの少なくとも１つのインダクタンスは、１のコイルで形成されたループアンテナにおける該１のコイルのインダクタンスと等しくてもよい。
【００１１】
また、前記複数のコイルそれぞれのインダクタンスは、同じであってもよい。
【００１２】
また、前記複数のコイルは、一本の導線により形成されてもよい。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、磁気誘導により他の機器と非接触通信可能な複数のコイルにより形成されるループアンテナを有し、前記複数のコイルは、相互に電気的に並列に接続される、通信装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、コミュニケーションの成立に必要な振幅やエネルギーを伝達しつつ、過度な磁気結合による不具合を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
本発明の各実施形態に係るループアンテナやそれを備えた通信装置は、電磁誘導により非接触通信を行う１つの通信系統についてのアンテナとして、並列接続された複数のコイルを有する。この複数のコイルの個数は、特に限定されるものではないが、以下では、第１実施形態において複数のコイルが２つである場合について説明し、第１実施形態を通じてこのようなループアンテナの基本的な構成や効果、原理等について説明する。その後、第２実施形態において、複数のコイルが４つである場合を例に第１実施形態に対する変形例を説明すると共に、他の変形例とそれらによる効果等を説明する。また、これら第１実施形態と第２実施形態について説明する前に、各実施形態の理解を容易にするために、関連技術や非接触通信の様子等について本発明者らが明らかにした点などを説明する。つまり、以下では、次の順番で説明する。
【００１７】
＜１．関連技術＞
［１−１．関連技術の構成］
［１−２．非接触通信の様子等］
＜２．第１実施形態＞
［２−１．構成等］
［２−２．効果の例等］
＜３．第２実施形態＞
［３−１．コイルの個数及び等について］
［３−２．送受信面積等について］
［３−３．コイルのインダクタンス等について］
［３−４．コイルの配置位置等について］
【００１８】
＜１．関連技術＞
［１−１．関連技術の構成］
図３Ａは、関連技術に係るループアンテナの構成について説明する説明図である。図３Ｂは、関連技術に係るループアンテナの等価回路について説明する説明図である。
【００１９】
図３Ａに示すように、関連技術に係るループアンテナ１０は、１つのコイル１０ｘを有する。このコイル１０ｘの一端には端子Ａが設けられる。そして、他端には端子Ｂが設けられる。この端子Ａ，Ｂが、ループアンテナ１０の入出力端子となる。図３Ａでは、ループアンテナ１０のコイル１０ｘのコイル面（コイルの１巻きが形成される面）が、略正方形である場合を示しているが、下記の各実施形態を含めて、コイルの形状はこの例に限定されるものではない。但し、ここでは、コイル１０ｘのコイル面の面積をＳｘとし、ループアンテナ１０の送受信面積（例えば通信相手の機器からの磁束が通過することにより通信が可能となる面積）をＳ２とする。つまり、この関連技術では、「Ｓ２＝Ｓｘ」となる。また、コイル１０ｘの巻き数を、ここではＮｘ回（例えば３回など）とする。そして、このコイル１０ｘのインダクタンスの値をＬｘ［Ｈ］とする。このループアンテナ１０を等価回路で表すと、図３Ｂのようになる。
【００２０】
［１−２．非接触通信の様子等］
次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照しつつ、電磁誘導による非接触通信の様子を、上記関連技術に係るループアンテナ１０を使用した場合を例に挙げて説明する。図４Ａは、ループアンテナによる非接触通信について説明する説明図である。図４Ｂは、ループアンテナによる非接触通信の等価回路について説明する説明図である。
【００２１】
図４Ａに示すように、上記ループアンテナ１０は、端子Ａ，Ｂを介して通信回路１１に接続されて、通信装置１を形成する。一方、通信相手の他の機器の一例である通信装置２は、非接触通信に使用する磁界を発生又は受信するために、アンテナ２０と、そのアンテナ２０に接続された通信回路２１とを備える。なお、ここでは、アンテナ２０は、ループアンテナ１０のコイル面の面積Ｓｘよりも小さいループアンテナである場合を例示しているが、以下で説明する本発明の各実施形態において通信相手側のアンテナの形状は、この例に限定されるものではない。ここではアンテナ２０（一次側のコイル）のインダクタンスをＬ１［Ｈ］とする。また、ループアンテナ１００（二次側のコイル）のインダクタンスをＬ２（＝Ｌｘ）［Ｈ］とする。
【００２２】
通信回路１１，２１は、それぞれ送信回路及び受信回路の少なくとも一方を有し、各回路は、抵抗成分と静電容量成分（以下「キャパシタンス」ともいう。）とを有する。ここでは、通信回路１１の抵抗成分とキャパシタンスとをＲ２［Ω］，Ｃ２［Ｆ］とし、通信回路２１の抵抗成分とキャパシタンスとをＲ１［Ω］，Ｃ１［Ｆ］とする。但し、これらの抵抗成分とキャパシタンスには、各通信回路１１，２１だけでなく、アンテナの成分が含まれてもよい。
【００２３】
通信装置１，２が互いに磁界結合をして非接触通信を行う。つまり、ループアンテナ１０を有する通信装置１が、通信相手の機器であるアンテナ２０を有する通信装置２に近接させられる。すると、アンテナ２０が発生した磁界が、ループアンテナ１０のコイル面内を通過したり、コイル軸と鎖交することにより、ループアンテナ１０では誘導起電力が発生する。その結果、電力や信号が通信装置１側に供給される。通信装置１から通信装置２に電力や信号を送信する場合には、逆に通信装置１が磁界を発生させ、その磁界が通信装置２のアンテナ２０を通過したり、コイル軸と鎖交することになる。
【００２４】
このように通信装置１と通信装置２とが磁界結合して静電誘導により非接触通信を行っている場合において、通信装置１のループアンテナ１０のコイル１０ｘと通信装置２のアンテナ２０との間の相互インダクタンスをＭ［Ｈ］とする。この場合の非接触通信システムの状態は、図４Ｂに示すような等価回路モデルで表される。なお、通信装置２のアンテナ２０のコイルを「一次側のコイル」ともいい、通信装置１のコイル１０ｘを「二次側のコイル」ともいう。
【００２５】
この際、一次側のコイルと二次側のコイルとの相互インダクタンスＭは、両者の結合係数をｋとする場合、以下の式１で表される。
【００２６】
【数１】
2010050844.tif 000003
…（式１）
【００２７】
つまり、相互インダクタンスＭは、以下の式２のように各コイルのインダクタンスＬ１，Ｌ２の積のルートに比例する。
【００２８】
【数２】
2010050844.tif 000004
…（式２）
【００２９】
一方、非接触通信システムにおいて、各アンテナや通信回路は、多少の誤差や許容範囲はあるものの、予め定められた最適な結合度合で非接触通信が行われるように設計され、結合度合は、この相互インダクタンスＭの大きさ等により決定される。また、本発明の発明者らは、この結合度合が適切でない場合、送信側の通信回路（例えば通信回路２１、読み取り装置）や受信側の通信回路（例えば通信回路１１）等に悪影響を及ぼすことを見出した。すなわち、結合度合が非接触通信システムにおいて所望の範囲外となる場合、例えば、送信側又は受信側の回路が発振条件を満たしてしまう恐れがある。仮に、送信側又は受信側が発振条件を満たしてしまう場合、送信側から磁界として放射される信号に不要なノイズが発生し、受信側において送信された信号を正常に復調できない恐れがある。また、仮に、受信側での動作が正常に行われた場合であっても、発振によるノイズが送信側の受信回路にまで影響を与える場合、送信側において、受信側から返信された信号を正常に復調できないおそれもある。そこで、本発明の発明者らは、この結合度合を低減させることにより、このような不具合を改善することに想到した。
【００３０】
係合度合、つまり相互インダクタンスＭを低減させるためには、式２からも判るように、インダクタンスＬ１，Ｌ２の少なくともいずれか一方を小さくすることが考えられる。本発明の発明者らは、インダクタンスを小さくする方法の例として以下の３つに想到した。
（１）コイルの開口面積（つまりコイル面の面積。）を小さくする。
（２）コイルの巻き数（ターン数ともいう。）を減らす。
（３）コイルを２つ以上並列に接続する。
【００３１】
しかしながら、（１）の方法によれば、コイルの開口面積を減少させるには、限界がある。例えば、図４Ａでは、上述のように、アンテナ２０が発生させた磁界が、コイル面内に鎖交したり、コイル線上を交差することにより、非接触通信を確立する。しかし、ループアンテナ１０のコイル面の面積を減少させた場合、アンテナ２０が発生させた磁界をループアンテナ１０で受信することが難しくなる。つまり、ループアンテナ１０とアンテナ２０とがオフセットした位置関係にあると通信し難くなる。従って、ため、ループアンテナ１０とアンテナ２０との位置関係の許容範囲が狭くなり、両者を結合させることが難しくなり通信機会が減少してしまう。その結果、ユーザの利便性も低下してしまう。
【００３２】
一方、例えば、図４Ａにおいて、アンテナ２０とループアンテナ１０とは擬似的にトランスを形成してループアンテナ１０にアンテナ２０から電力が供給される場合、通信装置１側に供給される電力は、ループアンテナ１０の巻き数に比例する。従って、コイルの巻き数を減らす（２）の方法によれば、必要な振幅やエネルギーの伝達が困難になる。つまり、非接触通信状態をトランスに例え、一次側のコイルの巻き数及び電圧をＮ１，Ｖ１とし、二次側のコイルの巻き数及び電圧をＮ２，Ｖ２とする。すると、電圧と巻き数との関係には、Ｖ１／Ｖ２＝Ｎ１／Ｎ２が成立つ。従って、単純に巻き数を減少させたのでは、二次側のコイルで発生される電圧が減少してしまう。このことからも、必要な振幅やエネルギーの伝達が困難になることが定性的に説明できる。ただし、この定性的な説明は、振幅やエネルギーの伝達が困難になる理由を限定するものではもちろん無い。
【００３３】
本発明者らは、これらの点についても解明し、更に鋭意研究を行った。その結果、本発明者らは、通信機会を減少させることなく、コミュニケーションに必要な振幅やエネルギーを伝達でき、かつ、相互インダクタンスを減少させて過度な磁気結合による不具合を低減することが可能である上記（３）の方法に想到した。そして、本発明の発明者らは、上記（３）の方法等を用いた本発明の各実施形態を完成させた。
【００３４】
＜２．第１実施形態＞
以下、図１Ａ及び図１Ｂを参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るループアンテナについて説明する。なお、本発明の各実施形態に係る通信装置は、図４Ａに示すような通信回路１１に接続された各実施形態のループアンテナを備えることになる。つまり、図４Ａに示す一方又は双方の通信装置のループアンテナ１０やアンテナ２０を、各実施形態で説明するループアンテナに置き換えることにより、各実施形態に係る通信装置は構成される。従って、以下では、ループアンテナについて中心に説明する。
【００３５】
［２−１．構成等］
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係るループアンテナの構成について説明する説明図である。図１Ｂは、本実施形態に係るループアンテナの等価回路について説明する説明図である。
【００３６】
図１Ａに示すように、本実施形態に係るループアンテナ１００は、複数のコイルとして、２つのコイル１０ａ，１０ｂを有する。本実施形態において、コイル１０ａとコイル１０ｂとは、図１Ａに示すように、各コイルのコイル面（コイルの一巻き一巻きが形成される面）が相互に重畳しないように同一平面上に並べられる。
【００３７】
コイル１０ａは、巻き数がＮａでコイル面の面積がＳａに設定され、インダクタンスがＬａとなるように形成される。コイル１０ｂは、巻き数がＮｂでコイル面の面積がＳｂに設定され、インダクタンスがＬｂとなるように形成される。この場合、ループアンテナ１００の送受信面積Ｓ２は、「Ｓ２≒Ｓａ＋Ｓｂ」となる。なお、本実施形態において送受信面積Ｓ２は、平面においてコイル１０ａとコイル１０ｂとが配置された面積の一例である。
【００３８】
この際、コイル１０ａの巻き方向と、コイル１０ｂの巻き方向とは、同一の方向になるように設定される。つまり、端子Ａ，Ｂから送信信号を入力した場合、コイル１０ａで発生する磁界の向きとコイル１０ｂで発生する磁界の向きとが同じ（例えば紙面前方又は後方にむかう向き）になるように、コイル１０ａ，１０ｂは形成される。
【００３９】
上述のように、コイル１０ａとコイル１０ｂとは、入出力端子である端子Ａ，Ｂを介して相互に電気的に並列に接続される。ただし、ここでいう「並列に接続される」とは、通信回路等に接続される際に、複数のコイルが電気的に並列に接続されることを意味し、ループアンテナ１００を形成する段階で既に並列に接続されている必要はない。また、このコイル１０ａとコイル１０ｂとは、途中に端子Ａ，Ｂが配置されるものの、一本の導線により形成されてもよい。つまり、図１Ａに示すように、本実施形態に係るループアンテナ１００は、一本の導線により一筆書きのように２つコイル１０ａ，１０ｂを形成することができる。この場合、ループアンテナ１００を容易に形成することができる。更にまた、端子Ａ，Ｂは、コイル１０ａとコイル１０ｂとの間に設けられているが、この端子Ａ，Ｂの位置は、限定されるものではない。
【００４０】
図１Ｂを参照しつつ、このループアンテナ１００のインダクタンスについて説明すれば以下の通りである。つまり、図１Ｂに示すように、２つのコイル１０ａ，１０ｂの等価回路は、並列に接続された２つのコイル１０ａ，１０ｂにより表される。この場合のインダクタンスの合計値Ｌ２は、以下の式３で表される。
【００４１】
【数３】
2010050844.tif 000005
…（式３）
【００４２】
［２−２．効果の例等］
ここで本実施形態に係るループアンテナ１００の効果等の理解を容易にするために、ループアンテナ１００のコイル１０ａ，１０ｂが、図３Ａ等に示したコイル１０ｘと等しいものと仮定する。つまり、コイル１０ａについては「Ｎａ＝Ｎｘ，Ｓａ＝Ｓｘ，Ｌａ＝Ｌｘ」とし、コイル１０ｂについても「Ｎｂ＝Ｎｘ，Ｓｂ＝Ｓｘ，Ｌｂ＝Ｌｘ」とする。すると、ループアンテナ１００の送受信面積Ｓ２は、「Ｓ２＝Ｓｘ＋Ｓｘ＝２・Ｓｘ」となる。また、ループアンテナ１００のインダクタンスは、下記式４で表される。
【００４３】
【数４】
2010050844.tif 000006
…（式４）
【００４４】
従って、式４からは、コイル１０ｘを本実施形態に係るループアンテナ１００のように２つ並列に接続すれば、１つのコイル１０ｘで形成されたループアンテナ１０に比べて、ループアンテナ１００のインダクタンスを小さくすることができることが判る。図４Ａに示すループアンテナ１０の代わりに本実施形態に係るループアンテナ１００を使用した場合、この式４及び上記式２から判るように、相互インダクタンスＭを低減させることができる。従って、本実施形態に係るループアンテナ１００によれば、相互インダクタンスＭを減少させて、過度な磁気結合による読み取り機器などの通信相手の装置への負荷を低減させることができるため、通信相手の装置自体への悪影響を軽減して不具合の発生を防止できる。
【００４５】
また、各コイル１０ａ，１０ｂの巻き数Ｎａ，Ｎｂのそれぞれは、例えば、図３Ａ等に示したコイル１０ｘの巻き数Ｎｘと等しいかそれ以上に設定することも可能である。従って、巻き数Ｎａ，Ｎｂを減少させずに、相互インダクタンスＭを減少させることができる。よって、本実施形態に係るループアンテナ１００によれば、コミュニケーションに必要な振幅やエネルギーを伝達することが可能である。
【００４６】
更に、ループアンテナ１００の送受信面積Ｓ２（つまり、平面において複数のコイル１０ａ，１０ｂが配置された面積の一例）は、上記の場合Ｓ２＝２・Ｓｘとなり、図３Ａに示したコイル１０ｘのみによるループアンテナの送受信面積よりも大きくなる。従って、通信相手の機器が発する磁束がループアンテナ１００を通過する確率を向上させて、通信機会を向上させることができる。また、ループアンテナ１００の送受信面積Ｓ２を、図３Ａに示したコイル１０ｘのみによるループアンテナの送受信面積と同じに設定することも可能である。この場合、例えば、各コイル１０ａ，１０ｂのコイル面の面積Ｓａ，Ｓｂは、「Ｓａ＋Ｓｂ≒Ｓｘ」となるように設定される。なお、ループアンテナ１００が通信相手の機器と通信するためには、通信相手の機器が発した磁束が、ループアンテナ１００の巻線と交差又は鎖交する必要がある。この場合、送受信面積Ｓ２＝Ｓｘ中にコイル１０ａの巻線とコイル１０ｂの巻線とが配置される。つまり、図３Ａ等に示したコイル１０ｘのみによるループアンテナ１０に比べて、ループアンテナ１００は、送受信面積Ｓ２中の各コイルの巻線を密に配置することができる。よって、本実施形態に係るループアンテナ１００によれば、通信相手の機器が発した磁束が交差又は鎖交する確率を向上させて、通信機会を向上させることができる。このようなループアンテナ１００は、例えばカードなどのようにアンテナの配置面積に限りがある通信装置に実装する場合に特に有効である。つまり、本実施形態によれば、このような配置面積に限りがある場合でも、面積を減少させることなく、巻線を密にして通信機会（つまり結合機会）を向上させ、かつ、相互インダクタンスＭを低減することが可能である。
【００４７】
なお、ここではコイル１０ａ，１０ｂのインダクタンスＬａ，Ｌｂのそれぞれが図３Ａ等に示したコイル１０ｘのインダクタンスＬｘと等しい場合を例に説明している。この場合、コイル１０ａによる磁界結合と、コイル１０ｂによる磁界結合との強さを均一にすることができる。しかし、本実施形態に係る各コイル１０ａ，１０ｂのインダクタンスＬａ，Ｌｂは、この例に限定されるものではない。つまり、コイル１０ａのインダクタンスＬａと、コイル１０ｂのインダクタンスＬｂとを異なる値に設定することも可能である。例えば、コイル１０ａのインダクタンスＬａを、図３Ａ等に示したコイル１０ｘのインダクタンスＬｘと等しく設定する。そして、コイル１０ｂのインダクタンスＬｂを任意に設定する。すると、ループアンテナ１００のインダクタンスＬ２は、上記式３においてＬａ＝Ｌｘとした値となる。この場合、コイル１０ｂの巻き数Ｎｂやコイル面の面積Ｓｂを、コイル１０ａに対して相対的に増減させることにより、インダクタンスＬｂを調整することができる。そして、例えば、「Ｌｘ（つまりＬａ）＜＜Ｌｂ」であれば「Ｌ２≒Ｌｘ」とすることができ、「Ｌｘ（つまりＬａ）＞＞Ｌｂ」であれば「Ｌ２≒Ｌｂ」とすることができる。この場合、例えば、ループアンテナ１００のインダクタンスＬ２について「Ｌ２＝Ｌｘ」という条件を変更したくないが、ループアンテナ１００の送受信面積Ｓ２を増やしたい場合、「Ｌｘ＜＜Ｌｂ」を満たすような最適なコイル１０ｂを設計することが可能である。一方、例えば、ループアンテナ１００のインダクタンスＬ２をＬｘ以下にし、かつ、ループアンテナ１００の送受信面積Ｓ２を増やしたい場合、「Ｌｘ＜Ｌｂ（Ｌｘ＜＜Ｌｂとならないように）」を満たすような最適なコイル１０ｂを設計することが可能である。なお、実際の各コイルのインダクタンス及び上記のコイル面の面積は、通信相手の機器のアンテナ（例えば図４Ａに示すアンテナ２０）の形状等にも依存するため、例えば、実測や実験等により最適な設定されることが望ましい。
【００４８】
ただし、ここで「Ｌｘ＜＜Ｌｂ」は、ＬｘがＬｂに比べて十分に又は非常に小さい場合を意味し、「Ｌｘ＞＞Ｌｂ」は、逆にＬｘがＬｂに比べて十分に又は非常に大きい場合を意味する。つまり、例えば、Ｌｘ＜＜Ｌｂであれば、Ｌｂと比べた場合、Ｌｘを電気的に無視できる程度の大きさに設定することができ、Ｌｘ＞＞Ｌｂであれば、逆にＬｘと比べた場合、Ｌｂを電気的に無視できる程度の大きさに設定することができる。
【００４９】
以上のように、本実施形態に係るループアンテナ１００によれば、相互インダクタンスを小さくして磁界結合の強さを弱め、通信相手の機器への負担を低減することができる。よって、その通信相手の機器への悪影響及びループアンテナ１００に接続された通信回路自身への悪影響を軽減することが可能である。また、この際、送受信面積Ｓ２（コイルが配置された面積。開口面積ともいう。）を極端に小さくせずに済むばかりか、逆に送受信面積Ｓ２を大きくしたり、巻線の配置密度を密にすることが可能である。よって、本実施形態に係るループアンテナ１００によれば、通信相手の機器からの磁界を十分に鎖交（又は交差）させることができ、コミュニケーションを成立させるのに十分な振幅やエネルギーを伝達することができる。
【００５０】
＜３．第２実施形態＞
以上、本発明の第１実施形態について説明した。
次に、図２Ａ及び図２Ｂを参照しつつ、本発明の第２実施形態について説明する。以下では、第２実施形態の構成等を例に挙げて、他の変更例等についても説明する。なお、第２実施形態や他の変更例では、コイルの個数が異なることなど以外、基本的には第１実施形態と同様に構成され、同様の作用効果を奏することがでる。よって、以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。この際、他の変更例を説明する場合には、第２実施形態だけでなく、適宜第１実施形態の構成等も例に挙げる。
【００５１】
図２Ａは、本発明の第２実施形態に係るループアンテナの構成について説明する説明図である。図２Ｂは、本実施形態に係るループアンテナの等価回路について説明する説明図である。
【００５２】
［３−１．コイルの個数等について］
図２Ａに示すように、本実施形態に係るループアンテナ２００は、複数のコイルとして、２つのコイル１０ａ，１０ｂに加えて、更にコイル１０ｃ，１０ｄを有する。つまり、ループアンテナ２００は、４つのコイル１０ａ〜１０ｄを有する。各コイル１０ａ〜１０ｄは、電気的に並列に接続され、各コイルのコイル面が相互に重畳しないように同一平面上に並べられる。
【００５３】
コイル１０ａ，１０ｂは、上記第１実施形態と同様に形成される。一方、コイル１０ｃは、巻き数がＮｃでコイル面の面積がＳｃに設定され、インダクタンスがＬｃとなるように形成される。コイル１０ｄは、巻き数がＮｄでコイル面の面積がＳｄに設定され、インダクタンスがＬｄとなるように形成される。この場合、ループアンテナ２００の送受信面積Ｓ２は、「Ｓ２≒Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ」となる。なお、本実施形態においても送受信面積Ｓ２は、平面においてコイル１０ａ〜１０ｄが配置された面積の一例である。この際、コイル１０ａ〜１０ｄの巻き方向は、全て同一の方向になるように設定される。つまり、端子Ａ，Ｂから送信信号を入力した場合、コイル１０ａ〜１０ｄで発生する磁界の向きは、全て同じ（例えば紙面前方又は後方にむかう向き）になるように、コイル１０ａ〜１０ｄは形成される。
【００５４】
本実施形態のように、電気的に並列に接続され１つのループアンテナを構成する複数のコイルの個数は２以上であれば幾つでもよい。この際、各コイルは、図２Ａに示すように、マトリックス状に配置されることが望ましい。マトリックス状に配置される場合、ループアンテナの送受信面積Ｓ２を二次元的に広げることができたり、ループアンテナ内の巻線の配置密度を高めることができる。
【００５５】
なお、上記第１実施形態（２つのコイル）、本実施形態（４つのコイル）、及び、３つ又は５つ以上のコイルを有するループアンテナは、例えば、巻き線工法・埋め込み工法・印刷工法・エッチング工法などにより形成することができる。また、複数のコイルを並列に接続する方法としては、図１Ａ等に示すように各コイルを直接並列に接続するだけでなく、例えば、基板上に複数のコイルを形成し基板に形成されたスルーホール（貫通孔等）を介して各コイルを並列に接続することも可能である。
【００５６】
［３−２．コイルの面積等について］
上述の通り、ループアンテナ２００の送受信面積Ｓ２は、「Ｓ２≒Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ」となる。例えば仮に「Ｓａ＝Ｓｂ＝Ｓｃ＝Ｓｄ＝Ｓｘ」とすると「Ｓ２≒４・Ｓｘ＞Ｓｘ」となる。従って、非接触通信を確立する際に通信相手側の機器が発する磁界が鎖交（又は交差）すべき面積を、更に増加させることができる。よって、本実施形態に係るループアンテナ２００によれば、通信相手側の機器が発する磁界が鎖交（又は交差）する確率を高めて、通信機会を増加させることができる。また、上記第１実施形態の場合と同様に、例えば「Ｓ２≒Ｓｘ」、つまり、「Ｓａ＋Ｓｂ＋Ｓｃ＋Ｓｄ≒Ｓｘ」とすることも可能である。この場合、上記第１実施形態と同様に、送受信面積Ｓ２を変更せずに、この送受信面積Ｓ２中の巻線の配置密度を向上させることができる。この場合も結果として、通信相手側の機器が発する磁界が巻線を鎖交（又は交差）する確率を高めて、通信機会を増加させることができる。
【００５７】
このように、ループアンテナ２００の送受信面積Ｓ２、つまり、複数のコイルの配置面積を、例えば、図３Ａに示すような１つのコイル１０ｘで形成されたループアンテナ１０における１つのコイル１０ｘのコイル面の面積以上に設定することが可能である。その結果、本実施形態におけるループアンテナ２００は、電磁誘導による磁界結合が発生する確率を高めて、通信機会を増加させることが可能となる。尚、このことは、上記第１実施形態に係るループアンテナ１００においても同様である。
【００５８】
［３−３．コイルのインダクタンス等について］
図２Ｂに、図２Ａに示したループアンテナ２００の等価回路を示した。
この等価回路にも示すように、４つのコイル１０ａ〜１０ｄは、並列に接続される。従って、本実施形態に係るループアンテナ２００のインダクタンスＬ２は、以下の式５のように表される。
【００５９】
【数５】
2010050844.tif 000007
…（式５）
【００６０】
ここで、上記第１実施形態と同様に、仮に「Ｌａ＝Ｌｂ＝Ｌｃ＝Ｌｄ＝Ｌｘ」とすると、「Ｌ２＝Ｌｘ／４」となり、やはりループアンテナ２００のインダクタンスを減少させて、通信相手の機器との相互インダクタンスＭを低減することができる。その結果、各コイルの巻き数や開口面積（コイルの配置面積）を減少させずに必要な振幅やエネルギーの伝達を可能としつつ、磁界結合の強さを弱めることが可能である。なお、このコイル１０ａ〜１０ｄそれぞれのインダクタンスＬａ〜Ｌｄは、もちろん等しい必要は必ずしもない。コイル１０ａ〜１０ｄそれぞれのコイル面の面積Ｓａ〜Ｓｄを増減させたり、巻き数Ｎａ〜Ｎｄを増減させることにより、各コイル１０ａ〜１０ｄのインダクタンスを調整することが可能である。例えば、図２Ａ（２×２のコイル）からコイルを更に５つ増やして、３×３のコイルを並列に接続した場合、中心部のコイルのインダクタンスを他のコイルよりも大きくしたり、小さくすることも可能である。このようなインダクタンスの調整は、ループアンテナの新たな設計を可能とする。なお、並列に接続されるコイルの個数、各コイルのインダクタンス、及び各コイルのコイル面の面積は、通信相手の機器のアンテナ（例えば図４Ａに示すアンテナ２０）の形状等にも依存するため、例えば、実測や実験等により最適な設定されることが望ましい。
【００６１】
［３−４．コイルの配置位置等について］
以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について説明した。この第１実施形態に係るループアンテナ１００と第２実施形態に係るループアンテナ２００では、複数のコイル１０ａ〜１０ｄが、同一平面上に並べられる場合について説明した。しかしながら、複数のコイル１０ａ〜１０ｄの配置位置は、同一平面に限られるものではない。
【００６２】
例えば第１実施形態に係るループアンテナ１００の場合、コイル１０ａが配置される面と、コイル１０ｂが配置される面とが、所定の角度を有していてもよい。また、各コイル１０ａ，１０ｂが、折曲げられたり湾曲させられたコイル面を有してもよい。これらの場合、ループアンテナ１００は、コイル１０ａでもコイル１０ｂでも通信相手の機器と磁界結合することができるため、多様な形態の通信装置にループアンテナ１００を実装することが可能となる。
【００６３】
また、例えば図１に示すループアンテナ１００において、コイル１０ａ，１０ｂの間の間隔ｄを伸ばし、コイル１０ａの巻線の一部ｌ１と、コイル１０ｂの巻線の一部ｌ２とが重畳するように、コイル１０ｂ又はコイル１０ａを折り返すことも可能である。この場合、コイル１０ａの巻線の一部ｌ１と、コイル１０ｂの巻線の一部ｌ２とは重畳することになるが、この一部ｌ１と一部ｌ２とには、同方向（例えば紙面下方又は上方）に向かう電流が流れるため、互いに通信を妨げずに済む。このように複数のコイルの一部を折り返して重畳させることにより、コイルの配置面積Ｓ２を減少させることが可能である。
【００６４】
ただし、上記第１実施形態及び第２実施形態のように複数のコイル１０ａ〜１０ｄを同一平面上に配置する場合、ループアンテナ１００，２００の送受信面積Ｓ２（つまり、コイル１０ａ〜１０ｄの配置面積）を大きくすることができる。通常、例えば、カードのような通信装置にループアンテナ１００，２００が搭載される場合、そのカードは、通信相手の機器と略平行にかざされる可能性が高い。この場合、ループアンテナ１００，２００の送受信面積Ｓ２は、カードの平面上に広がっている方が、ユーザの利便性は向上する。従って、上記第１実施形態及び第２実施形態のように複数のコイル１０ａ〜１０ｄを同一平面上に配置することが望ましい。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係るループアンテナの構成について説明する説明図である。
【図１Ｂ】同実施形態に係るループアンテナの等価回路について説明する説明図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態に係るループアンテナの構成について説明する説明図である。
【図２Ｂ】同実施形態に係るループアンテナの等価回路について説明する説明図である。
【図３Ａ】関連技術に係るループアンテナの構成について説明する説明図である。
【図３Ｂ】関連技術に係るループアンテナの等価回路について説明する説明図である。
【図４Ａ】ループアンテナによる非接触通信について説明する説明図である。
【図４Ｂ】ループアンテナによる非接触通信の等価回路について説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，２    通信装置
１０，１００，２００    ループアンテナ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｘ    コイル
１１，２１    通信回路
Ａ，Ｂ    端子
【図１Ａ】
2010050844.tif 000008
【図１Ｂ】
2010050844.tif 000009
【図２Ａ】
2010050844.tif 000010
【図２Ｂ】
2010050844.tif 000011
【図３Ａ】
2010050844.tif 000012
【図３Ｂ】
2010050844.tif 000013
【図４Ａ】
2010050844.tif 000014
【図４Ｂ】
2010050844.tif 000015